矿井水文地质特征分析及地下水害防治分析论文_刘巍

矿井水文地质特征分析及地下水害防治分析论文_刘巍

河北省地球物理勘查院 河北廊坊 065000

摘要:社会各界愈发重视矿井安全问题,如果不能及时处理矿井地下水害问题,直接威胁到矿井的安全生产,因此有必要做好研究分析工作。有鉴于此,本文联系实践分析矿井水文地质特征,并给出地下水害防治措施,旨在提高矿井安全生产质量。

关键词:矿井水文地质;地下水害;防治措施

引言

矿井作为我国社会生产的主要组成部分,也是提供能源的主要行业,在推动社会经济发展方面发挥着重要作用。部分矿山企业受到管理与技术能力的影响,造成实际矿产中开采中面临严重的水害问题,直接对矿山开采进度产生不利影响,本文就此展开论述。

1、矿井水害出现的原因

通过对这些研究资料进行分析和总结,可以得出造成矿井水害的原因主要有以下几点:

1.1盲目选址、盲目施工

目前,部分矿产勘查单位还没有认识到水文地质环境对生产安全的重要性,在矿产开采前没有对当地的水文地质特征进行全面、详细的勘查,甚至有些单位认为没有必要进行水文地质勘探,在选择开采地时只关注哪些地方煤炭含量高,在实际施工时也没有制定水害防范措施,导致开采过程中安全事故时有发生,造成严重的经济损失,给生产人员的生命财产带来威胁,影响生产的正常开展。

1.2没有确定合理预测、勘查方法

造成矿井水害发生的原因有很多,但是最主要的原因在于矿产勘查单位没有制定合理的方案,对矿井的位置、地下水分布情况,以及水文地质特征进行详细、全面的勘查及预测,没有做好合理的水害防范措施。在确认矿井位置、地下水分布以及水文地质特征方面,如果没有进行科学的勘查和预测,会导致所收集到的信息不准确,无法真正掌握地下水源的分布及水量,在建立导水通道时很容易出现偏差异,从而导致水害的发生。

2、矿井水害问题的防治措施

2.1 做好水文地质特征勘查

探查矿产水文地质特征可用多种方法进行,其中多数用水文勘查钻钻孔。在实施矿产开采之前,矿产勘查单位需要借助于现代化的技术方法和勘查仪器,对矿区进行实地勘查,通过分析研究勘查结果,对可能发生水害的区域进行确认,并制定完善、合理的施工计划,最大限度降低水害的发生系数。矿井下巷道掘进过程中突、涌水可能性较大,如不采取防治水技术措施,将给工程进度、安全和工程投入等带来了诸多不利的影响,因此,必须在巷道掘进过程中实施超前探水工程,以确保巷道的安全顺利掘进,同时,巷道掘进超前探水钻孔的施工,也可以进一步查明矿区水文地质条件。

2.2进行全面的水量观测

矿产勘查单位在进行矿井地下水水量观测时,一定要全面,对地下水的位置、深度、流向、压力以及水质状况等都要进行全面的检测,并详细记录检测结果。同时,还要对矿道的通风情况,以及瓦斯浓度进行全面的检查,确保矿井排水一直保持畅通。目前,在矿井水害的防治方面,主要采取的方法是在工作区域与水害区域之间预留防水煤柱,在实际开采时,严禁碰触防隔水煤柱这根红线,同时在发生水害时,防水煤柱能够有效阻隔水源,保障作业人员的人身安全,避免人员伤亡。

2.3堵截水源治理矿井水患

堵截,指的是矿产企业利用堵水材料,把矿井地下水的出水位置与相关通道围堵起来。这种方法能够有效拦截水源,避免流入作业区,减少水害的发生。这种方法之前已经有矿产企业使用过,在矿井水害防治中效果比较明显。

2.4建设水闸墙、水闸门

水闸门和水闸墙也是矿井水害防治中常用的方法。它们的作用,主要在于当矿井发生地下水水灾时,可以对水流进行控制,控制水害的范围,避免水源进入到其它开采区,影响正常作业。同时,建设水闸墙和水闸门还能够保障矿井里设置的中央配电室的安全。在建立水闸墙时,主要有两种模式:一是临时性水闸墙,二是可以永久性水闸墙。临时性水闸墙,主要是为了抢险暂时建立的,在完成抢险工作后需要重修。永久性水闸墙可以长期关闭,用于挡水。

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3、案例分析

xx井田地处陕北黄土高原南部的低中山丘陵地带,全井田整体呈西北高、东南低之态势,最高点位于井田西部南吴庄附近,标高+1305.7m,最低点位于井田东部西房沟沟口附近,标高+927.6m,相对高差378.1m。井田内有曹家峪沟、秋林子沟、西房沟等3条近东西向冲沟,均有溪水由西向东流出并注入南川河,常年不断,但流量甚微,随季节而变化。井田面积约19.9km²。

3.1 地质概况

井田内地表绝大部分被第四系松散沉积物及植被所覆盖,基岩在沟谷内均有不同程度的发育。上部以灰黑色泥岩、粉砂岩为主,一般厚30 m 左右,井田南部含 1-1煤(相当于矿区的 0 # 煤),厚 0 ~ 0.5m。中部为灰黑色粉砂岩、灰白色细砂岩,含有植物化石,一般厚 15 m。向井田东北部相变为灰白色中粒砂岩,其上含 1-2 煤(相当于矿区的 1 # 煤)厚 0.65~0.7 m。下部为灰黑色泥岩、砂质泥岩、煤层,一般厚10 m 左右。2 # 煤为本区主要可采煤层,厚0.02 ~6.22 m,一般 2.84 m。底部砂质泥岩含植物根化石或鲕状结核,为煤层底板。与三叠系地层呈假整合接触。

3.2 矿井充分分析

3.2.1 充水水源

大气降水:大气降水是地下水及地表水的补给来源,因此,矿床充水都直接或间接与大气降水有关。据延安地区大气降水资料显示,降雨多集中在6 ~9 月份。通过分析矿井涌水量与延安地区大气降水之间的关系曲线。矿井涌水量与降雨量的变化趋势一致,大气降水可能会通过导水裂隙、废弃老窑巷道等直接涌入井下,成为矿井的直接充水水源。另外,本区内各含水层在井田及其周边均有不同程度的出露,大气降水可通过补给含水层而成为矿井充水的间接水源。

3.2.2 地表水

井田及其周边地表水主要有秋林子沟、曹家峪沟、西房沟、沮水河和南川河。“三沟”内均有溪水流出,常年不断,但流量甚微,随季节变化而变化。“两河”河水流量受季节性降水的影响较大,枯水季节与丰水季节流量变化悬殊。

3.2.3 井田水

井田内地质构造较简单,主釆煤层的直接充水含水层为上覆砂岩含水层,富水性弱-中等,地下水补给条件一般。而矿井水文地质变化规律依地层岩性组成而定,本区地层岩性以中生代的粗、细粒砂岩与粉砂岩、泥岩相间的碎屑岩类组成。

3.3 防治措施

(1)xx煤矿划分为 5 个含水层,有孔隙潜水含水层和基岩裂隙含水层两种类型。受采掘破坏或影响的含水层主要有:第四系孔隙潜水含水层、侏罗系中统直罗组下段砂岩裂隙含水层、侏罗系中统延安组中部砂岩裂隙含水层。

(2)矿井主要充水水源有大气降水、地表水、地下水和采空区积水;矿井充水通道主要有煤层采动裂隙、含水层空隙(包括孔隙和裂隙)和废弃小窑采空区及井筒等,潜在导水通道主要是封闭不良钻孔。

(3)xx煤矿井田边界全部为人为边界,上部层间水由北西向南东方向径流、下部层间水向向斜轴部径流。大气降水是该区地下水的主要补给来源。xx煤矿矿井正常涌水量基本维持在 310m³ /h 左右,最大涌水量在 379 m³ /h 左右。

(4)矿井在未来开采过程当中,随着煤炭产量的加大,采空区面积和导水裂隙带高度的增大,矿井涌水量会进一步增加,矿井充水强度也必然会增大。

4、结语

总之,必须要对传统的矿产开采手段进行改革与创新,而矿产开采与水文地质条件有着非常密切的联系,因此需要加强矿井水文地质勘查力度及监管力度,最大限度避免水害的发生,为矿产的安全生产及作业人员的人身安全提供保障,为我国矿产事业的发展奠定基础。

参考文献:

[1]郭海波.晋圣三沟鑫都煤业矿井水文地质类型划分[J].山东煤炭科技,2018(10):173-175+178.

[2]关永强.峰峰矿区深部矿井水文地质特征及水害防治技术[J].煤炭与化工,2018,41(10):59-62.

[3]苗雨.矿井水文地质类型划分及对防治水工作的建议[J].能源与节能,2018(10):45-46+48.

论文作者:刘巍

论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期

论文发表时间:2019/4/2

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